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高炉煤气是钢铁企业重要的二次能源,随着现代炼铁技术的发展,其热值呈降低趋势,增加了其利用的难度,为充分利用低热值的高炉煤气资源,有必要进一步探索高炉煤气的高效燃烧问题。
催化燃烧是一种高效清洁的燃烧技术,其燃烧过程实质上是催化活性基质材料的表面引发均相反应。在这一过程中,催化反应提供了热表面。基于此机理,对CO催化燃烧进行了分析,并在高炉煤气燃烧中引入热表面——高辐射壁,它通过高效吸收火焰的热辐射形成热表面,进而实现其高效燃烧。与催化燃烧相比,高辐射壁起到了降低对高炉煤气品质要求的作用。
本研究从数值模拟和实验两方面展开。在数值模拟过程中,建立二维套筒式燃烧器模型,应用FLUENT软件,计算了炉膛壁面在不同辐射率条件下高炉煤气燃烧特性,并对炉膛内温度分布进行了分析,讨论了高辐射壁对高炉煤气燃烧的影响。计算结果表明:高辐射壁的存在,强化了热交换,提高了炉内温度,有利于高炉煤气的高效燃烧;另外,高辐射壁面的辐射率应该与跟燃烧体系相匹配。通过温度对比测试,实验研究了高辐射壁的强化换热作用。结果表明,高辐射壁强化了辐射换热,提高综合热效率,与模拟计算结果一致。